N1
N2
A2
N1
N2
A2
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
补充材料：图形编辑与拓扑生成关键算法
点的捕捉
设光标点为S(x,y)， 某一点状要素的坐标为A(X，Y) 可设一捕捉半径D(通常为3～5个象素，这主要由屏幕的分辩率和屏幕的尺寸决定)。 若S和A的距离d小于D则认为捕捉成功，即认为找到的点是A，否则失败，继续搜索 其它点。
（相似的特征（管线）、相同的功能（如交通，铁路和 公路）。
➢ 方法：层级法（线分类法）
➢ 分级：对事物或现象的数量或特征进行等级划分，包括 确定分级数和分级线 。
➢ 方法：数列分级、最优分割分级、统一标准分级等。
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
空间实体的编码
编码——在分类、分级的基础指定属性数据的代码的方法和过程； 空间实体的编码是对在语义特征分类的基础上进行； 编码方案——数字、字母、数字字母混合型
一般，若结点容差设置合理，大多数结点能够吻合在一起， 但有些情况还需要使用前四种方法进行人工编辑。
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
结点与线的吻合
编辑的方法：
➢结点移动，将结点移动到线目标上。
C
➢使用线段求交；
➢自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在 一起。
D B
E A
无结点
需要考虑的两种特殊情况：
– 图形叠合比较法：即按与原图相同的比例尺用数据输出模块把输 入的图形及其相应的属性绘到透明材料上，然后与原图精确套叠， 在透光桌上仔细地观察和比较，查找遗漏、位置错误等，并做好 相应的标记。
– 属性数据检核：属性数据的检核方法很多，常用且简单的方法是 用打印机输出属性文件，逐行检核。另一种方法是编制检核程序， 用程序扫描数据文件，看有无文字代替了数字或数字超过了允许 范围等粗差，该程序还应有标出误差或者错误的能力。
管线:7
电力线71
地下电力线 与电缆72
管线73
地下检修井 74
高压711
低压712
电杆713
电塔714
电线架715
依比例7141
不依比例7142
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
编码原则
• 系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反映 出同一类型中不同的级别特点。
• 一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。 • 标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有
空间数据源种类
➢ 图形图像数据
– 地图 – 工程图 – 规划图 – 照片 – 航空与遥感影像等
➢ 文字数据
– 调查报告 – 文件 – 统计数据 – 实验数据 – 野外调查的原始记录等
第一手数据 第二手数据
非电 子数 据
电子 数据
平板测量数据 工程测量数据 笔记 航空、遥感相片 人口普查 社会经济调查 各种统计资料
X
X
大
小
类
类
码
Байду номын сангаас
码
XX
X
X
一 级 代 码
二
识
级 代 码
别 码
用于扩 充，一 般为0
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
代码 1 2 3 4 41000 41010 41011 41012 41013 41020 41021 41022 41023 41030 …… 42000 …… 5 6 7 8 9
标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。 • 简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最
小的数据量载负最大的信息量。 • 可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出
现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
编码方法
采用多位码来表示，例如《国土基础地理信息数据分类与编 码》（GB/T 13923-1992 ）采用6位码：
➢ 对于待输入的属性数据，若数据量较小，可通过键盘直接键入，若数量 大，一般使用关系型数据库或文件、表格、数据库导入；
➢ 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须进行编码 输入；
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
空间数据的检核与编辑
空间数据编辑的必要性 – 修正数据输入错误 – 维护数据的完整性和一致性 – 更新地理信息
点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d为：
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
面的捕捉
实际上就是判断光标点S(x,y)是否在多边形内，若在多 边形内则说明捕捉到。
判断点是否在多边形内的算法主要有垂线法或转角法。 垂线法的基本思想是从光标点引垂线(实际上可以是任意 方向的射线)，计算与多边形的交点个数。 若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数 为偶数，则该点在多边形外。 加快速度的方法： ➢找出该多边形的外接矩形，若光标点落在该矩形中，才有 可能捕捉到该面，否则放弃对该多边形的进一步计算和判 断。 ➢对不可能有交点的线段应通过简单的坐标比较迅速去除。 ➢运用计算交点的技巧。
地图 专题地图 统计图表
全站仪、GPS数据 已建各种数据库
地球物理、地球化 GIS数据 学，遥感数据
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
4.1 空间实体的分类与编码
空间数据＝几何定位数据＋空间关系数据＋属性数据 其中属性数据包括：
– 语义特征 – 量度特征
空间数据的分类与编码，主要针对语义属性特征。
分类与编码的目的在于合理地组织数据，并有利于分析。
道路号 道路名称 道路类型 路面材料 宽度 车道数
1
G104
高速
沥青
40
4
2
中央路 市内主干 混凝土 60
6
道路类型 编码
高速公路 1
主干道
2
居民街道 3
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
空间实体的分类和分级 ➢ 分类：具有共同属性或特征的事物或现象归并在一起
➢移动一个顶点
移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关系的维护，较 简单。
➢删除一段弧段
复杂，先要把原来的弧段打断,存储上原来的弧段实际被删除，
拓扑关系需要调整和变化.
L1
jk jk
L3 ab
L2
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
数据检查与清理
数据检查指拓扑关系的检查，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段， 多边形是否封闭，是否有假结点。
空间数据采集中的常见错误 – 数据不完整、重复 – 空间数据位置不正确 – 空间数据比例尺不准确 – 空间数据变形 – 几何和属性连接有误 – 属性数据不完整
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
房屋形状变形
多边形不封闭
线段过头与不及
碎屑多边形
结点不重合
多边形自身交叉 多边形边界不重合而产 生碎屑多边形
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
拓扑关系的自动生成
点－线拓扑关系的自动建立
➢在图形采集和编辑中实时建立
弧段-结点表
结点-弧段表
N1
N2 a1
a2
N3
Oid 起结点 终结点
Oid 弧段 号
a1 N1
N2
a2 N2
N3
Oid 起结点 终结点
a1 N1
N2
a2 N2
N3
a3 N2
N4
第四讲 空间数据的采集与处理
本讲内容导读
➢ 空间实体的分类与编码 ➢ 空间数据的采集与编辑 ➢ 空间数据的处理 ➢ 空间数据质量分析和控制
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
GIS工程是以空间数据处理为线索的软件工程 硬件∶软件∶数据 = 1∶2 ∶7
汽油
数据
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
要求系统能将有错误或不正确的拓扑关系的点、线和面用不同 的颜色和符号表示出来，以便于人工检查和修改。 数据清理则是用自动的方法清除空间数据的错误。
例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合 在一起，并建立拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的 短弧自动删除。在Arc/info中用Data Clean 命令，在Geostar中选择 整体结点匹配菜单。
➢要求坐标一致，而不建立拓扑关系；如 高架桥（不需 打断，直接移动）
➢不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如 道 路交叉口（需要打断）
有结点
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
清除假结点（伪结点）
B
由仅有两个线目标相关联的结点称为假结点。
A
有些系统要将这种假结点清除掉（如ARC/INFO），即将目标A 和 B合并成一条，使它们之间不存在结点; 但有些系统并不要求清除假结点，如Geostar,因为它们并不影响 空间查询、分析和制图。
Oid 起结点 终结点
名称 测量控制点 水系 居民地 交通
铁路 电气化铁路 复线 单线 建筑中的 普通铁路 复线 单线 建筑中的 窄轨铁路
公路
管线与垣栅 境界 地形与土质 植被 其它
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
4.2 空间数据的采集与编辑
空间数据采集流程
评价
计划调查
编辑 处理
准备 收集
数字化
南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授
不同数据源与其对应的数字化设备
地图 地面测量数据 航空、遥感
统计资料 文字数据 多媒体